摘要：
采用鼓泡塔反應器開展污泥臭氧化研究,考察了臭氧濃度、污泥濃度、臭氧投加量對污泥溶胞和有機物釋放的影響規(guī)律.結果表明,
污泥臭氧化在實現較高溶胞速率的同時對釋出 COD 的礦化作用明顯,造成臭氧化效率下降.基于響應面分析,發(fā)現各影響因素對污泥溶胞速率和 COD 釋放速率的顯著性排序分別為:臭氧濃度>污泥濃度>臭氧投加量,臭氧濃度>臭氧投加量>污泥濃度,且存在交互作用效應;建立了相關多元二次回歸模型并進行了有效性驗證,獲得了各影響因素之于污泥臭氧化的很佳反應條件.
1、介紹
剩余污泥減量是當前亟待解決的環(huán)境和社會問題.污泥溶胞—隱性生長污泥減量技術具備環(huán)境安全、操作方便、減量效果顯著等優(yōu)點.臭氧/氯氣氧化、機械壓力/超聲、酸/堿等均能破解細胞,其中臭氧化方法因其氧化能力強、反應副產物少、能改善污泥沉降性等特點而備受矚目.
目前,臭氧化設備的投資及制備成本仍然偏高.同時,由于臭氧難溶于水,根據雙膜理論認為臭氧的擴散傳質阻力主要集中于液相.為此,現有的研究主要從反應裝置和運行參數入手,圍繞污泥臭氧化的特點開展反應機理、傳質動力學等研究,以期通過提高氣液傳質和臭氧利用效率,實現其與污水生物處理單元的耦合與污泥減量.蔣軼鋒等、王正等考察了臭氧濃度、污泥濃度、臭氧投加量、混合液高度、氣泡尺寸等對臭氧傳質效率的貢獻,并建立了相關數學模型;汪啟光[11]剖析了污泥臭氧破解機理及主要作用途徑,認為臭氧投加量、臭氧濃度與固相 COD 的釋放成正比;趙玉鑫等考察了臭氧投加量、pH 值和污泥濃度對有機物釋放的影響,獲得了污泥溶胞的臨界臭氧投量;吳聲東等以溶出 COD 為控制指標,分析表明影響臭氧化溶胞效率的順序為臭氧濃度>作用時間.
考慮到臭氧化污泥溶胞反應相對緩慢、持續(xù)時間較長,本文將采用底部安裝有 10µm 微孔曝氣頭的新型氣提式鼓泡塔接觸反應器,具有結構簡單、氣相高度分散、相際接觸表面大、傳質系數高等優(yōu)點.相比先前研究,該體系有望進一步增強污泥破解速率,縮短反應時間.同時,考察系統中污泥濃度、臭氧濃度、臭氧投加量等關鍵參數對臭氧化過程和效率的影響;結合響應面分析,探討各因子對污泥溶胞及其有機物釋放速率的顯著性影響與交互作用效應,以摸清污泥臭氧化的一般性規(guī)律及優(yōu)化方法.
2、污泥臭氧化裝置
1.臭氧發(fā)生器 2.氣體流量計 3.三通閥 4.臭氧吸收瓶 5.臭氧檢測瓶6.鼓泡塔 7.安全瓶 8.排放口
3、結論
3.1 鼓泡塔內污泥臭氧化可獲得較高的溶胞速率,但對釋出有機物的氧化作用明顯,造成臭氧和COD 的雙重損耗.
3.2 基于響應面分析,臭氧濃度對溶胞速率和TCOD 釋放速率的影響很為顯著,且其與臭氧投加量的交互作用對溶胞速率影響顯著,初始污泥濃度對 TCOD 釋放速率幾無影響.
3.3 按各因素的影響顯著性排序,對于污泥溶胞速率:臭氧濃度>污泥濃度>臭氧投加量;對于TCOD 釋放速率:臭氧濃度>臭氧投加量>污泥濃度.
3.4 建立了溶胞速率和 TCOD 釋放速率的多元二次回歸模型,在臭氧濃度 21mg/L、污泥濃度10.49g/L、臭氧投加量 0.011gO3/gMLSS 的很佳反應條件下,溶胞速率和 TCOD 釋放速率的預測值與試驗值吻合,表明模型具有一定指導意義.
作者：蔣軼鋒 ,黃曉楠,金云珍 (1.浙江工業(yè)大學環(huán)境學院,浙江 杭州 310014；2.溫州市甌海區(qū)城市管理與行政執(zhí)法局,浙江 溫州 325006)
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